Synthesis and Properties of Antiaromatic s-Indacene Derivatives
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21K05021
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 33010:Structural organic chemistry and physical organic chemistry-related
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
戸部 義人 大阪大学, 産業科学研究所, 招へい教授 (60127264)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
家 裕隆 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (80362622)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | 反芳香族性 / 有機電子材料 / s-インダセン / 電子状態 / 分子構造 / 反芳香族化合物 / 芳香族性 / 有機半導体 / 光物性 |
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| Outline of Research at the Start |
近年、光電子機能の観点から多環芳香族化合物に関する研究が精力的に行われている。一方で、反芳香族化合物は一般に不安定であるため機能材料への応用への試みは殆どなされていない。しかし、反芳香族化合物は小さなバンドギャップを有すること、高励起状態からの発光が起こりうること、さらに一重項分裂の可能性が予想されていることから、未開拓の光電子機能材料として大きな可能性をもっている。本研究では、基本的な反芳香族骨格であるにも関わらず機能面からの研究例が皆無であったs-インダセンをとりあげ、新たな合成法に基づいて多くの安定な誘導体を合成し、物性を解明することにより、反芳香族化合物の機能材料としての端緒を開く。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では新たな合成法に基づいて電子供与性あるいは電子求引性置換基をもつヘキサアリール置換s-インダセン誘導体を合成し、分子構造や電子状態を調査し、機能性物質としての利用の可能性を調べることを目的としている。
2022年度は、前年度に引き続き特定の位置に電子供与性あるいは電子求引性置換基をもつヘキサアリール置換誘導体の合成を行った。すなわち、電子求引性の4-（トリフルオロメチル）フェニル基あるいは電子供与性の4-メトキシフェニル基が２つ置換し、その他の位置にはフェニル基あるいはキシリル基が置換したC2h-、C2v-、D2-対称形のヘキサアリール-s-インダセン誘導体を合成した。量子化学計算に基づく電子状態予測と分光学的および電気化学的計測を行い、置換基の電子的性質と置換パターンによる分子軌道のエネルギー準位の変化のみならず、s-インダセンに特有の電子配置に起因する分子軌道の摂動が起こることの確証を得た。さらに、量子化学計算から予想された置換基による分子構造のゆがみを検証すべく、前年度分とあわせて計４種類の化合物に関してX線構造解析を行い、理論の検証を行った。また、反芳香族性に関する指標が最高被占軌道とその下位の被占軌道のエネルギー準位の差に依存することを立証した。有機半導体としての機能に関する予備的研究として、ヘキサキシリル誘導体のスピンコート薄膜の電界効果トランジスター特性を測定したところ、0.01 cm2 v－1 s－1という比較的良好なホール移動度を示すことがわかった。これらの結果を論文発表した。
置換基によるより強い摂動を受けたs-インダセン誘導体の合成に着手した。すなわち、４つの4-（トリフルオロメチル）フェニル基あるいは4-メトキシフェニル基が置換し著しく電子豊富あるいは電子不足な誘導体や、それぞれがドナー・アクセプター型に置換した誘導体の合成と構造確認を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
計画には含まれていなかったが、量子化学計算に基づきs-インダセンに特有の電子配置に起因する分子軌道の摂動とそれに基づく諸物性を見出し、その原因を考察した。合成面では４つの電子供与基あるいは電子求引基が置換したs-インダセン誘導体の合成を達成した。
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| Strategy for Future Research Activity |
置換パターンの異なるヘキサアリール-s-インダセンを合成したので、その置換基効果による構造、電子状態、反芳香族性などこれまでほとんど研究例のない現象に関して理論と実験に基づく検証を行う。
溶解度と有機トランジスター用半導体への応用を考慮して長鎖アルキル基の導入を行う。これらの結果をまとめて２つめの論文に発表する。
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Report
(2 results)
Research Products
(9 results)
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[Journal Article] s-Indacene Revisited: Modular Synthesis and Modulation of Structures and Molecular Orbitals of Hexaaryl Derivatives2023
Author(s)
Shun-Jie Jhang, Jayabalan Pandidurai, Ching-Piao Chu, Hirokazu Miyoshi, Yuta Takahara, Masahito Miki, Hikaru Sotome, Hiroshi Miyasaka, Shreyam Chatterjee, Rumi Ozawa, Yutaka Ie, Ichiro Hisaki, Chia-Lin Tsai, Yen-Ju Cheng, Yoshito Tobe
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Journal Title
Journal of the American Chemical Society
Volume: 145
Issue: 8
Pages: 4716-4729
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] 1,2,3,5,6,7-Hexaaryl-s-indacenes: Concise Synthetic Approach to Specific Donor or Acceptor Substitution Patterns2022
Author(s)
Shun-Jie Jhang, Jayabalan Pandidurai, Ching-Piao Chu, Hirokazu Miyoshi, Yuta Takahara, Masahito Miki, Shreyam Chatterjee, Yutaka Ie, Yen-Ju Cheng, Yoshito Tobe
Organizer
19th International Symposium on Novel Aromatic Compounds
Related Report
Int'l Joint Research
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